2014年版高考物理专练12应用动力学和能量观点分析电磁感应问题目二轮专题目练习
【步步高】2014高考物理大二轮专题复习与增分策略 题型专练 专练12 应用动力学和能量观点分析电磁感应问题
(限时：45分钟)
一、单项选择题
1． 如图1所示，边长为L的正方形金属框ABCD在水平恒力F作用下，穿过宽度为d的有界匀强磁场．已知d
l)，质量为m，电阻为R.开始时，线框的下边缘到磁场上边缘的距离为h.将线框由静止释放，其下边缘刚进入磁场时，线框的加速度恰好为零．则线框进入磁场的过程和从磁场下边穿出磁场的过程相比较，有 ( )
图9
A．产生的感应电流的方向相同
B．所受的安培力的方向相反
C．进入磁场的过程中产生的热量大于穿出磁场的过程中产生的热量
D．进入磁场过程中所用的时间大于穿出磁场过程中所用的时间
答案 D
解析 根据楞次定律，线框进入磁场时感应电流沿逆时针方向，线框离开磁场时，感应电流沿顺时针方向，选项A错误；根据楞次定律“来拒去留”的结论，线框进出磁场时，所受安培力方向都向上，选项B错误；由d>l，线框穿出磁场时的平均速度大于进入磁场时的平均速度，所以穿出磁场时所用时间小于进入磁场时所用的时间，选项D正确；根据F＝BIl＝可知，穿出磁场时的平均安培力大于进入磁场时的平均安培力，所以穿出磁场时安培力做的功多，产生的热量多，选项C错误．
二、多项选择题
10．(2013·四川·7)如图10所示，边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域，其磁感应强度B随时间t的变化关系为B＝kt(常量k＞0)．回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1＝R0、R2＝.闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则 ( )
图10
A．R2两端的电压为
B．电容器的a极板带正电
C．滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍
D．正方形导线框中的感应电动势kL2
答案 AC
解析 由楞次定律可知，正方形导线框中的感应电流方向为逆时针方向，所以电容器b极板带正电，选项B错误．根据法拉第电磁感应定律，正方形导线框中的感应电动势E＝kπr2，选项D错误．R2与的并联阻值R并＝＝，根据串联分压的特点可知：UR2＝×R0＝U，选项A正确．由P＝得：PR2＝＝，PR＝＋＝，所以PR＝5PR2选项C正确．
11．如图11所示，一轨道的倾斜部分和水平部分都处于磁感应强度为B的匀强磁场中，且磁场方向都与轨道平面垂直，水平轨道足够长．一质量为m的水平金属棒ab，从静止开始沿轨道下滑，运动过程中金属棒ab始终保持与轨道垂直且接触良好．金属棒从倾斜轨道转入水平轨道时无机械能损失．则ab棒运动的v－t图象，可能正确的是 ( )
图11
答案 CD
解析 金属棒沿倾斜轨道下滑时，开始时重力沿斜面向下的分力大于安培力和摩擦力，金属棒向下加速，随着速度的增大，安培力增大，故导体棒做加速度减小的加速运动，可能在倾斜轨道上加速度减为零，做一段匀速运动，也可能加速度没减为零，导体棒到达水平轨道上时，受安培力和摩擦力的作用，速度越来越小，安培力越来越小，导体棒减速运动的加速度越来越小，最后静止在轨道上，故C、D正确，A、B错误．
12．一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框平面与磁场垂直，线框的右边紧贴着磁场边界，如图12甲所示．t＝0时刻对线框施加一水平向右的外力F，让线框从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场．外力F随时间t变化的图线如图乙所示．已知线框质量m＝1 kg、电阻R＝1 Ω.以下说法正确的是 ( )
图12
A．做匀加速直线运动的加速度为1 m/s2
B．匀强磁场的磁感应强度为2 T
C．线框穿过磁场过程中，通过线框的电荷量为 C
D．线框穿过磁场的过程中，线框上产生的焦耳热为1.5 J
答案 ABC
解析 本题考查的是电磁感应定律相关问题，开始时，a＝＝ m/s2＝1 m/s2，由题图乙可知t＝1.0 s时安培力消失，线框刚好离开磁场区域，则线框边长：l＝at2＝×1×1.02 m＝0.5 m；当t＝1.0 s时，F＝3 N，由牛顿第二定律得F－＝3 N－ N＝1 kg·1 m/s2，得到B＝2 T，q＝t＝t＝×1.0 C＝ C；Q＝2Rt＝()2×1×1.0 J＝0.5 J，故D错，A、B、C正确．
13．如图13所示，在倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向与斜面垂直，两磁场的宽度MJ和JG均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场时，线框恰好以速度v0做匀速直线运动；当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好以速度v做匀速直线运动．则下列说法正确的是 ( )
图13
A．v＝v0
B．线框离开MN的过程中电流方向为adcda
C．当ab边刚越过JP时，线框加速度的大小为3gsin θ
D．从ab边刚越过GH到ab边刚越过MN过程中，线框产生的热量为2mgLsin θ＋mv
答案 BCD
解析 ab边刚越过GH进入磁场时，线框做匀速直线运动，安培力BIL＝mgsin θ，当ab边刚越过JP时，ab、cd边都切割磁感线，感应电流变为原来的2倍，总的安培力变为原来的4倍，4BIL－mgsin θ＝ma，a＝3gsin θ，选项C正确；ab边越过JP后，导体棒先做减速运动，当再次匀速时，安培力的合力仍等于mgsin θ，由＝mgsin θ、＝mgsin θ得，v＝v0，选项A错误；根据楞次定律，线框离开MN的过程中，感应电流的方向应该为adcba，选项B正确；从ab边刚越过GH到ab边刚越过MN，根据动能定理有2mgLsin θ－W＝mv2－mv，所以克服安培力做的功为W＝2mgLsin θ＋mv，选项D正确．
